Производятся на последнем этапе проектирования. По готовым схемам определяется температура и электронная нагрузка на каждый элемент, и производится тепловой расчёт.
Сущность метода уточненного расчета с учетом режимов работы элементов состоит в том, что вместо среднегрупповых значений интенсивности отказов в формулу подставляется значение интенсивности отказов λi(ν) зависящая от режимов работы и температуры элементов λi(ν) – определяется по формулам, таблицам или графикам
При этом предполагаются допущения:
1) Справедлив экспоненциальный закон надежности.
2) Отказы элементов взаимонезависимы.
Для расчета необходимо знать:
1) Режимы работы каждого элемента, то есть Кн, температуру и др. дестабилизирующие факторы(вибрация, давление, радиация).
2) Количество элементов каждого типа с одинаковыми режимами работы N i.
3) Интенсивность отказов элементов различных типов при соответствующих режимах работы λi(ν)
Расчет производиться по тем же формулам что и приближённый расчет.
| к Λ (ν) = ∑ Niλi(ν) i=1 | (2.21) |
Наработка на отказ:
| To(ν) = 1/ Λ (ν) | (2.22) |
Вероятность безотказной работы:
| P(t) = e- t/To(ν) | (2.23) |
Расчет удобно производить покаскадно в следующем порядке.
1) Производиться разделение аппаратуры на блоки, узлы и каскады и на основании этого высчитывается структурная схема надежности
2) В каждом блоке производится детальный анализ электрических и температурных режимов и определяется Кн элементов.
3) Определяется интенсивность отказов элементов при заданных режимах λi(ν)
4) Рассчитывается интенсивность отказов блоков по формулам
5) Определяется общая интенсивность отказов системы
6) Определяется остальные количественные характеристики надежности.
Пример1: расчет надежности RC – фильтра при различных режимов его работы
1).Кн = 1;t=80˚С →λ1(ν) = (2+2*10)*106 =22*106 1/r
2). Кн =0.5; t=40˚С → λ2(ν) = (0.9 +2*0.15)*106 = 1.2*10 1/r
Результаты сводятся в таблицу
| Тип элемента | N i | Режим 1 | Режим2 | ||||
| Кн | t˚С | λ(ν) | Кн | t˚С | λ(ν) | ||
| Резистор | 2 10-6 | 0,5 | 0,9 10-6 | ||||
| Конденсатор | 10 10-6 | 0,5 | 0,15 10-6 |
Структурная схема надежности
Надежность увеличивается в 20 раз
Пример2 Определит вероятность безотказной работыв точении 10000 часов без учета и с учетом усл. работы тригера.
R1,R2 – сопротивление МЛТ–0.5–620 Ом
R3,R4 – МЛТ – 0.25 – 3.3 кОм
R5,R6 – МЛТ – 0.25 – 10 кОм
С1,С2 – слюденной конденсатор
Un – 20В
VT1,Vt2 – МП 40, Рн = 100мВт
Un = 12В
Есm = 6В
Решение
1.определение Кн элементов
Iк = Un – ΔUVT2 / 620 =(12 – 0.5)/620 = 20*10-3 A
К R1R н = Рф / Рн = I2к * R22 / 0,5 = (20 * 10-3)2*620/ 0.5 = 0.5
I=12–0,5/(R1 R2)=(12–0,5)/(620+3300)=3,5*10-3 A
К R3R4н = I2 R3/0,25 = 0.16
КR5R6н =0,1
К С1С2н = Uф/Uн = 12 / 20 = 0.6
К VT1VT2н = Рф/Рн =(20 * 10-3 А * 0.5 В)/ 100 * 10-3 Вт = 0.1
Тепловой расчет определяется t˚C элементов
| Обозначение в схеме | Тип элемента | N i | Кн | t˚C | α1 | λ1(ν)*10-6 | Niλi(ν)10-6 | λо 10-6 |
| R1 R2 | МЛТ-0.5-620 Ом | 0,5 | 0,45 | 0,23 | 0,46 | 0,5 | ||
| R3 R4 | МЛТ-0.25-3.3 кОм | 0,5 | 0,25 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | ||
| R5 R6 | МЛТ-0,25-10кОм | 0,5 | 0,1 | 0,175 | 0,07 | 0,14 | ||
| С1 С2 | КСО1 | 0,5 | 0,6 | 0,208 | 0,25 | 0,5 | ||
| VT1 VT2 | МП- 40 | 0,5 | 0,1 | 0,2 | 0,92 | 1,84 |
Определить интенсивность отказа триггера без учета условий эксплуатаций.
1. Λт1 (ν) = (2*0.5 +2*0.4+2*0.4+2*1.2+2*4.6) * 106 = 14.2 * 106 1/ч
2. Λт2 (ν) = (0.46+0.2+0.14+0.50+1.84) = 3.14 * 106 1/ч
-14.2*10-6*10-4
1.Р (10000) = е = 0,8694
-3.14 * 10-6* 104
2.Р(10000) = е = 0.9704
Наработка на отказ.
То1 = 1 / λ(ν) = 7042 ч
То2 = 31847 ч
Опыт эксплуатации аппаратуры показывает, что при достаточно высокой частоте включения происходит увеличение интенсивности отказов. Интенсивность отказов такого устройства можно определить:
λ(ν) = λ(ν)+ λцn
где
λ(ν) интенсивность отказов при непрерывной работе аппаратуры
λц интенсивность отказов на 1 цикл включения
n средняя частота включения в течение одного часа
λр(ν) = λоα1α2
Если при определении характеристик надежности системы на интервале t окажется, что часть этого времени она находилась в выключенном состоянии, то есть tхр=t-tр, то необходимо учитывать, что при выключенном состоянии интенсивность отказов λхр как правило меньше интенсивности отказов λ(ν)
Учитывая работу хранения и включения аппаратуры, вероятность безотказной работы системы или элемента можно определить из следующего выражения.
P(t) = exp [-λ(ν) tp (1+α*z+(φ*N*)/tp)] (2.25)
где
α = λхр/ λ(ν); φ = λц/ λ(ν); z = Txp / tp
где
λхр интенсивность отказов аппаратуры в выключенном состоянии
для полупроводниковых приборов λхр = (0.01 ÷0.1) λ(ν);
N* общее число включений за рассматриваемый промежуток времени t
